Geri Dön

Enriching protein-protein interaction networks with alternative conformations and accelerated filtering of dissimilar interfaces

Protein-protein etkileşim ağlarının alternatif konformasyonlarla zenginleştirilmesi ve farklı arayüzlerin hızlandırılmış filtrelemesi

  1. Tez No: 611412
  2. Yazar: FARIDEH HALAKOU
  3. Danışmanlar: Prof. Dr. ATTİLA GÜRSOY, Prof. Dr. ZEHRA ÖZLEM KESKİN ÖZKAYA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 144

Özet

Yapısal protein-protein etkileşimi ağlarındaki yaygın uygulama, her protein için sadece bir spesifik konformasyonu araştırmaktır. Ancak, bu yöntem farklı protein etkileşimlerine, fonksiyonlarına ve aşağı akım sinyallerine yol açabilecek yapısal değişiklikleri ihmal ettiği için kapsamlı bir temsil değildir. Bu tezde, proteinlerin alternatif konformasyonlarını inceleyen yapısal protein etkileşim ağları için yeni bir gösterim önerilmiştir. Bu gösterim, proteinlerin tüm kullanılabilir yapılarını protein veri bankasından elde etmek için bir yöntem kullanır ve bunları sekanslarına ve yapısal benzerliklerine göre kümeler. Daha sonra, her proteinin alternatif konformasyonlarını araştırır. Meme kanseri, akciğer ve beyin metastazı alt ağları oluşturularak ve proteinlerin alternatif konformasyonları ile donatılarak büyük ölçekli bir çalışma yapıldı. Protein-protein etkileşim ağı analizleri, her alt ağda önemli roller oynayan yeni genler ve hücresel yolaklar gösterdi. Proteinlerin alternatif konformasyonlarını inceleyerek kenetlenme sonuçları kapsamı %54'ten %76'ya yükseldi. Ek olarak, konformasyonel değişikliklerin spesifik etkileşimler üzerindeki etkileri gösterildi. KPNB1'in yapısal değişiklikleri, onu açık ve kapalı konformasyonlarda sırasıyla SNAI1 ve SNUPN'ye bağlanmaya yönlendirir. CXCL12'nin alternatif konformasyonlarının araştırılması, bağlanma yüzeyi üzerindeki bir nokta mutasyonunun karmaşık bir yapı olarak CXCL12 homodimerizasyonunu inhibe edebileceğini ve işlevlerini değiştirebileceğini göstermektedir. PRISM, alt ağlarda protein yerleştirme amacıyla kullanıldı. PRISM'in temel kısıtlamaları uzun çalışma süresi ve sınırlı arayüz veritabanıdır. Bu sınırlamalar esas olarak çok zaman alan protein yapısı karşılaştırma işleminden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, bu süreci hızlandırmak için, protein yüzeyi ve arayüz yapılarının 1D tanımlayıcılarını oluşturmak için yeni bir yöntem önerilmektedir. Bu yöntem, protein tanımlayıcı vektörleri oluşturmak için fazlalık içermeyen küçük protein parçalarının bir kütüphanesini ve Geometrik karma tekniğini kullanır. Sonuçlara dayanarak, bu tanımlayıcı vektörler kullanılarak binlerce arayüz karşılaştırması saniyeler içinde yapılabilir. Çok benzer olmayan arayüzlerin %70-%80'i hızla filtrelenebilir ve diğer aday benzer arayüzler bir hizalama yöntemi ile karşılaştırılabilir.

Özet (Çeviri)

The common practice in structural protein-protein interaction (PPI) networks is to investigate just one specific conformation for each protein. Yet it is not a comprehensive representation as it neglects the conformational changes of proteins which may lead to different protein interactions, functions, and downstream signaling. In this dissertation, a new representation is proposed for structural PPI networks which inspects the alternative conformations of proteins. This representation uses a method to get all available structures of proteins from protein data bank (PDB) and clusters them based on their sequence and structural similarities. Then, it investigates the alternative conformations of each protein. A large-scale study is done by creating breast cancer lung and brain metastasis sub-networks and equipping them with alternative conformations of the proteins. PPI network analyses showed novel genes and cellular pathways which play important roles in each sub-network. By examining alternative conformations of proteins, the docking results coverage increased from 54% to 76%. In addition, the effects of conformational changes on specific interactions are shown. The conformational changes of KPNB1 directs it to bind to SNAI1 and SNUPN in the open and close conformations, respectively. Exploring the alternative conformations of CXCL12 shows that a point mutation on the binding surface can inhibit CXCL12 homodimerization, as a complex structure, and alter its functions. PRISM is used for protein docking purposes in the sub-networks. The primary limitations of PRISM are its long running time and restricted interface database. These limitations derive mainly from the all-to-all protein surface and interface structure comparison process which is very time-consuming. So, to speed up this process, a new filtering method is proposed which creates 1D descriptors of protein structures to rapidly filter the dissimilar interface. This method uses a library of non-redundant small protein fragments and Geometric hashing technique to create the protein descriptor vectors. Based on the results, thousands of interface comparisons could be done in seconds using these descriptor vectors. 70%-80% of grossly dissimilar interfaces could be filtered rapidly and the remaining candidate similar interfaces would be compared by an alignment method.

Benzer Tezler

  1. Reconstruction and structural analysis of human protein-protein interaction networks for apoptosis and inflammatory pathways and implications for cancer

    İnsandaki apoptoz ve iltihabi yolakları için protein-protein etkileşim ağlarının yapısal olarak kurulması ve incelenmesi ile bu ağların kansere etkileri

    SALİHA ECE ÖZBABACAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Kimya MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Kimya ve Biyoloji Mühendisliği

    PROF. DR. ZEHRA ÖZLEM KESKİN ÖZKAYA

    PROF. DR. ATTİLA GÜRSOY

  2. Multi-omics data integration in the prediction of potential biomarkers and therapeutics in human cancers

    Kanserlerde potansiyel biyobelirteç ve terapötiklerin tahmininde çoklu omik verilerin entegrasyonu

    GİZEM GÜLFİDAN YILDIZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    BiyomühendislikMarmara Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KAZIM YALÇIN ARGA

    DOÇ. DR. BESTE TURANLI

  3. PROT-ON: Structure-based detection of critical mutations in redesigning protein-protein interfaces

    Protein-protein arayüzlerini yeni yaklaşım PROT-ON algoritması ile yeniden tasarlanması

    MEHDİ KOŞACA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    BiyoistatistikDokuz Eylül Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ EZGİ KARACA EREK

  4. Phenolic and carotenoid profiles of tomatoes collected from different parts of Turkey and antioxidant properties of dried tomatoes

    Türkiye'nin farklı bölgelerinden toplanan domateslerde karotenoid ve fenolik profillerinin belirlenmesi ve kurutulmuş domateslerde antioksidan özelliklerin incelenmesi

    SENA BAKIR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN

  5. Farklı bitkisel protein kaynaklarının glutensiz bisküvinin kalite özelliklerine etkisi

    The effect of different plant protein resources on quality properties of gluten-free biscuit

    İPEK ENGİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ASLI CAN KARAÇA